Verarbeiten von Echtzeit-IoT-Daten in Apache Flink® mit Azure HDInsight on AKS

Artikel
09/20/2024

Azure IoT Hub ist ein verwalteter Dienst, der in der Cloud gehostet wird und als zentraler Nachrichten-Hub für die Kommunikation zwischen einer IoT-Anwendung und deren angeschlossenen Geräten fungiert. Sie können Millionen von Geräten und deren Back-End-Lösungen zuverlässig und sicher verbinden. Fast jedes Gerät kann mit einem IoT Hub verbunden werden.

In diesem Beispiel verarbeitet der Code IoT-Echtzeitdaten in Apache Flink® mit Azure HDInsight on AKS und Senken zu Azure Data Lake Storage Gen2 (ADLS Gen2)-Speicher.

Voraussetzungen

Erstellen einer Azure IoT Hub-Instanz
Erstellen eines Flink 1.17.0-Clusters in HDInsight on AKS
Verwenden von MSI für den Zugriff auf ADLS Gen2
IntelliJ für die Entwicklung

Hinweis

Für diese Demo verwenden wir eine Windows-VM als Maven-Projektentwicklungsumgebung im selben virtuellen Netzwerk (VNet) wie HDInsight on AKS.

Flink 1.17.0-Cluster in HDInsight on AKS

Azure IoT Hub im Azure-Portal

Die Verbindungszeichenfolge enthält eine Service Bus-URL (die URL des zugrunde liegenden Event Hub-Namespaces), die Sie als Bootstrapserver in Ihrer Kafka-Quelle hinzufügen müssen. In diesem Beispiel lautet er iothub-ns-contosoiot-55642726-4642a54853.servicebus.windows.net:9093.

Vorbereiten der Nachricht an Azure IoT-Geräte

Jeder IoT-Hub verfügt über integrierte Systemendpunkte zum Verarbeiten von System- und Gerätenachrichten.

Weitere Informationen finden Sie unter How to use VS Code as IoT Hub Device Simulator (Verwenden von VS Code als IoT Hub-Gerätesimulator).

Code in Flink

IOTdemo.java

KafkaSource: IoT Hub basiert auf Event Hub und unterstützt daher eine Kafka-ähnliche API. Wir können in diesem Flink-Auftrag also eine KafkaSource mit geeigneten Parametern definieren, um Nachrichten von IoT Hub zu nutzen.
FileSink: Definieren Sie die Azure Blob File System (ABFS)-Senke.

package contoso.example
import org.apache.flink.api.common.eventtime.WatermarkStrategy;
import org.apache.flink.api.common.serialization.SimpleStringEncoder;
import org.apache.flink.api.common.serialization.SimpleStringSchema;
import org.apache.flink.client.program.StreamContextEnvironment;
import org.apache.flink.configuration.MemorySize;
import org.apache.flink.connector.file.sink.FileSink;
import org.apache.flink.connector.kafka.source.KafkaSource;
import org.apache.flink.connector.kafka.source.enumerator.initializer.OffsetsInitializer;
import org.apache.flink.core.fs.Path;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStream;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.sink.filesystem.rollingpolicies.DefaultRollingPolicy;
import org.apache.kafka.clients.consumer.OffsetResetStrategy;

import java.time.Duration;
public class IOTdemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        // create execution environment
        StreamExecutionEnvironment env = StreamContextEnvironment.getExecutionEnvironment();

        String connectionString  = "<your iot hub connection string>";

        KafkaSource<String> source = KafkaSource.<String>builder()
                .setBootstrapServers("<your iot hub's service bus url>:9093")
                .setTopics("<name of your iot hub>")
                .setGroupId("$Default")
                .setProperty("partition.discovery.interval.ms", "10000")
                .setProperty("security.protocol", "SASL_SSL")
                .setProperty("sasl.mechanism", "PLAIN")
                .setProperty("sasl.jaas.config", String.format("org.apache.kafka.common.security.plain.PlainLoginModule required username=\"$ConnectionString\" password=\"%s\";", connectionString))
                .setStartingOffsets(OffsetsInitializer.committedOffsets(OffsetResetStrategy.EARLIEST))
                .setValueOnlyDeserializer(new SimpleStringSchema())
                .build();

        DataStream<String> kafka = env.fromSource(source, WatermarkStrategy.noWatermarks(), "Kafka Source");

        String outputPath  = "abfs://<container>@<account_name>.dfs.core.windows.net/flink/data/azureiothubmessage/";

        final FileSink<String> sink = FileSink
                .forRowFormat(new Path(outputPath), new SimpleStringEncoder<String>("UTF-8"))
                .withRollingPolicy(
                        DefaultRollingPolicy.builder()
                                .withRolloverInterval(Duration.ofMinutes(2))
                                .withInactivityInterval(Duration.ofMinutes(3))
                                .withMaxPartSize(MemorySize.ofMebiBytes(5))
                                .build())
                .build();

        kafka.sinkTo(sink);

        env.execute("Sink Azure IOT hub to ADLS gen2");
    }
}

Maven pom.xml

    <groupId>contoso.example</groupId>
    <artifactId>FlinkIOTDemo</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <properties>
        <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>
        <flink.version>1.17.0</flink.version>
        <java.version>1.8</java.version>
        <scala.binary.version>2.12</scala.binary.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.flink/flink-streaming-java -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-java</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-streaming-java</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
        </dependency>
        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.flink/flink-clients -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-clients</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
        </dependency>
        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.flink/flink-connector-files -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-connector-files</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.flink</groupId>
            <artifactId>flink-connector-kafka</artifactId>
            <version>${flink.version}</version>
        </dependency>
    </dependencies>
    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId>
                <version>3.0.0</version>
                <configuration>
                    <appendAssemblyId>false</appendAssemblyId>
                    <descriptorRefs>
                        <descriptorRef>jar-with-dependencies</descriptorRef>
                    </descriptorRefs>
                </configuration>
                <executions>
                    <execution>
                        <id>make-assembly</id>
                        <phase>package</phase>
                        <goals>
                            <goal>single</goal>
                        </goals>
                    </execution>
                </executions>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

Erstellen des JAR-Pakets und Übermitteln des Auftrags im Flink-Cluster

Laden Sie die JAR-Datei in den WebSSH-Pod hoch, und übermitteln Sie sie.

user@sshnode-0 [ ~ ]$ bin/flink run -c IOTdemo -j FlinkIOTDemo-1.0-SNAPSHOT.jar 
SLF4J: Failed to load class "org.slf4j.impl.StaticLoggerBinder".
SLF4J: Defaulting to no-operation (NOP) logger implementation
SLF4J: See http://www.slf4j.org/codes.html#StaticLoggerBinder for further details.
Job has been submitted with JobID de1931b1c1179e7530510b07b7ced858

Überprüfen des Auftrags auf der Benutzeroberfläche des Flink-Dashboards

Überprüfen des Ergebnisses in ADLS Gen2 im Azure-Portal

Verweis

Apache Flink-Website
Apache, Apache Kafka, Kafka, Apache Flink, Flink und zugehörige Open Source-Projektnamen sind Handelsmarken der Apache Software Foundation (ASF).

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